JP2015076255A - ショートアーク型放電ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】発光管と、該発光管の両端に接続された封止管と、前記発光管内に対向配置された一対の電極と、該電極を支持する電極芯線を具備してなるショートアーク型放電ランプにおいて、封止管内に金属製の電極芯線保持体を配置しても、封止管の封止時に溶融したガラス材料が、電極芯線保持体の前面に垂れ下がって融着することのないようにして、その部分からのクラックの発生を防止した構造を提供することである。【解決手段】前記電極芯線保持体の外周に巻回された緩衝箔が前記電極芯線保持体の前端面よりも前記発光管側に突出していることを特徴とする。【選択図】 図１

Description

この発明はショートアーク型放電ランプに関し、特に、封止管内に電極芯線保持体が用いられているショートアーク型放電ランプに係わるものである。

従来から、半導体基板や液晶ディスプレイ用の液晶基板を露光するのに使用される露光装置の紫外線光源として、水銀を封入したショートアーク型放電ランプが多用されている。
この種のショートアーク型放電ランプでは、発光管内に一対の電極が配置されており、これらの電極は電極芯線の先端に取り付けられており、電極芯線は封止管内においてガラス製の筒状の保持体によって保持されていた。
この構造を採用していた理由は、陽極や陰極のうち直接放電を行う先端本体部（ヘッドともいう）が、きわめて重いため、これを軸ずれなく保持するには、電極芯線をまず筒状の保持体に挿入して保持し、この保持体を封止管内に挿入して、封止管を加熱溶融して該保持体を溶着し保持する必要があるためである。

この電極芯線保持体としてガラス製の筒状体が用いられる理由は、この種の放電ランプでは発光管内の電極間中心に近いほど温度が高く、従って発光管内に露出する保持体も高温になり、封止管であるガラスとの間で熱膨張量に差ができると封止管が損傷したり、破損したりすることがあるので、これを避けるために封止管と同素材のガラスを用いるということにある。

しかしながら、ガラス製の円筒状電極芯線保持体は、その加工精度が悪く、また、ガラス製品であるが故に加工作業性も悪くてある程度の熟練性が必要であり、かつ作業時間が長くかかるという不具合がある。
しかも、熱伝導率が低く、熱源である電極、芯線からの熱が伝わりにくいため、消灯時に凝縮して滞留する水銀を点灯開始時に早期に蒸発させることができないという問題もある。

ところで、特公平４−６７２９７号公報（特許文献１）や特開２００６−２２８４４０号公報（特許文献２）などにみられるように、電極芯線保持体をガラス製に変えて、金属製とする構造が提案されている。
その構造が図５に示されている。図において、ガラス製の発光管２１の端部には封止管２２が連設されており、該封止管２２内には、電極２３の芯線２４を保持するための金属製の電極芯線保持体２５と、その後端の封止用ガラス体２６と、その後端の後方集電板２７とが配置され、該後方集電板２７には外部リード２８が接続されている。そして、前記金属製電極芯線保持体２５と後方集電板２７にそれぞれ溶接固定された導電箔２９が、封止用ガラス体２６の外周に沿って配設されている。
これらの電極芯線保持体２５、封止用ガラス体２６および後方集電板２７は、封止管２２を加熱溶融することで該封止管２２内に封止されている。

前記特許文献には必ずしも明記されていないが、電極芯線保持体を金属製とした場合、切削加工が可能となりその加工精度が良好となり、組立作業の簡便化、短時間化がもたらされ、しかも、熱伝導率が良いことから、点灯開始時に早期の水銀蒸発を期待できる。

ところで、上記従来技術のように、電極芯線を保持する電極芯線保持体２５を金属製とすると、図６に示すように、バーナー３０による封止管２２の加熱溶融時に、溶融したガラスの一部が金属製の電極芯線保持体２５の前面側に垂れるように移動して、冷却時にはその前面に密着した状態で固化して垂れ下がり部Ｘが形成されてしまうことがある。封止管溶着時には、発光管２１内を真空状態にして封止管２２を加熱することもあって、電極芯線保持体２５前面へのガラス材料の垂れ下がりは、かなりの頻度で発生する。
このように、ガラス材料が金属製の電極芯線保持体２５に接触した状態で封止されると、ランプ点灯時の電極芯線保持体２５の熱膨張によって、該垂れ下がり部Ｘ、特に、その楔状角部に応力が集中してクラックが発生する。電極芯線保持体２５が金属製であることで、封止管２２のガラス材料との熱膨張量に大きな差があって、その危惧は一層深刻になっている。このように、垂れ下がり部Ｘにクラックが発生することで、封止管２２そのものにクラックが入り、場合によっては破損に至ることもある。

特公平４−６７２９７公報 特開２００６−２２８４４０公報

上記従来技術の問題点に鑑みて、この発明が解決しようとする課題は、発光管と、該発光管の両端に接続された封止管と、前記発光管内に対向配置された一対の電極と、該電極を支持する電極芯線を具備してなるショートアーク型放電ランプにおいて、封止管内に配置した金属製の電極芯線保持体に、封止管の封止時に溶融したガラス材料が電極芯線保持体の前面に垂れ下がった状態で固化することを抑制して、金属製の電極芯線保持体の熱膨張によっても、封止管にクラックが入ることを防止する構造を提供することである。

上記課題を解決するために、この発明に係るショートアーク型放電ランプでは、前記発光管内に露出し、集電機能を備える金属製の電極芯線保持体と、前記電極芯線保持体の後方の封止用ガラス体と、前記封止用ガラス体の後端の後方集電板と、前記電極芯線保持体と前記後方集電板に接続された導電箔と、前記電極芯線保持体の外周に巻回された緩衝箔とが配置され、前記緩衝箔が前記電極芯線保持体の前端面よりも前記発光管側に突出していることを特徴とする。
また、前記電極芯線保持体と、前記封止用ガラス体と、前記後方集電板と、前記導電箔と、前記緩衝箔とが、ガラス製の副封止管の内部で封止されて電極構造体を構成し、前記電極構造体の前記副封止管が、前記封止管の内部に封止されていて、前記電極構造体における前記緩衝箔が、前記電極芯線保持体の前端面よりも前記発光管側に突出して形成されていることを特徴とする。
また、前記電極構造体の前記副封止管が、前記緩衝箔とともに前記電極芯線保持体の前端面よりも前記発光管側に突出して形成されていることを特徴とする。
また、前記緩衝箔がエンボス加工されて凹凸形状を有することを特徴とする。

この発明によれば、金属製の電極芯線保持体の外周に巻回された緩衝箔が前記電極芯線保持体の前端面よりも発光管側に突出していることにより、封止管による封止時に溶融したガラスが前記緩衝箔の突出部分によってその垂れ下がりが抑制される。従って、電極芯線保持体の前面に溶着することがなく、該電極芯線保持体の熱膨張があっても応力集中が起こることがなく、クラックの発生を防止できる。
また、電極構造体を構成して、該電極構造体の副封止管を封止管で封止するようにしたので、放電ランプの組立作業が自動化できるので、その作業コストが大幅に減少し、安価なランプを提供することができる。更に、この場合においても、前記緩衝箔を前記電極芯線保持体の前端面よりも発光管側に突出して形成したので、封止管の封止時に溶融したガラスが電極芯線保持体の前面に垂れ下がるようなことがない。
また、電極構造体の副封止管も、前記緩衝箔とともに前記電極芯線保持体の前端面よりも前記発光管側に突出して形成されているので、封止管と副封止管の封止時に、電極芯線保持体の前方での封止管の溶融垂れ下がりが一層確実に抑制できる。また、電極構造体作成時の副封止管による封止時においても、緩衝箔が突出しているので、副封止管のガラス材料の垂れ下がりも防止される。
また、金属製電極芯線保持体の外周にエンボス加工されて凹凸を有する緩衝箔を巻回したので、電極芯線保持体と封止管が融着することがなく、かつ、その間に微小間隙が形成されるので、金属製電極芯線保持体が熱膨張しても、当該間隙で吸収されて、封止管が破損することがない。

本発明の実施例の部分断面図 本発明の他の実施例における電極芯線保持体の断面図 図２の電極芯線保持体を組み込んだ時の断面図 他の焦れの部分断面図 従来のショートアーク型放電ランプの断面図 その問題点の説明図

図１は、本発明に係るショートアーク型放電ランプ１の部分断面図である。
以下、本明細書においては、前方、前端、先端とは、発光管側を意味し、後方、後端とはそれと反対側、つまりランプの外部側を意味する。
ショートアーク型放電ランプ１は、発光管２と封止管３を有し、発光管２内の発光空間内に一対の電極４が対向配置されている。この図１においては、一方の電極４のみが表わされており、他方の電極は図示が省略されている。
電極４を支持する電極芯線５は、封止管３内でモリブデン等の金属製の円筒状電極芯線保持体６によって保持されている。この電極芯線保持体６の後方には円柱状の封止用ガラス体７が配置され、更にその後方には後方集電板８が配置されていて、この後方集電板８には外部リード９が接続されている。

前記電極芯線保持体６は集電機能を兼ね備えていて、該電極芯線保持体６と前記後方集電板８との間には、それぞれに溶接接続されたモリブデン等の導電箔１０が、前記封止用ガラス体７の外周に沿って設けられている。
前記電極芯線保持体６の外周には、エンボス加工によって凹凸が形成されたモリブデン等の緩衝箔１１が、前記導電箔１０の上に巻回されている。
そして、この緩衝箔１１の先端部１１ａは、電極芯線保持体６の前端面６ａよりも発光管２側に突出している。換言すれば、電極芯線保持体６の前端面６ａは、緩衝箔１１の先端部１１ａより後退している。

このような構成とすることにより、封止時に封止管３をバーナー１５によって加熱溶融しても、電極芯線保持体６の前面６ａ近傍では、溶融したガラスが、突出した緩衝箔１１の先端部１１ａによって垂れ下がりが防止され、電極芯線保持体６の前面６ａに沿って垂れ下がることがなく、その前面６ａに溶着することがない。
また、緩衝箔１１によって、溶融した封止管３のガラス材料と電極芯線保持体６とが融着することもなく、更には、点灯時に電極芯線保持体６が熱膨張しても、緩衝箔１１の凹凸によって吸収されて、封止管３に過大な応力が作用することがなく、クラックなどが発生することがない。

図２には他の実施例が示されていて、この実施例では、封止部構造が所謂二重シール構造となっている。
陰極４の芯線５を保持する金属製の円筒状電極芯線保持体６、封止用ガラス体７、後方集電板８および導電箔１０は、副封止管１２によって封止されていて、これらが電極構造体１３を構成している。
このとき、電極芯線保持体６の外周には、凹凸を有する緩衝箔１１が導電箔１０の上から巻き付けられている。そして、この緩衝箔１１はその先端部１１ａが電極芯線保持体６の前面６ａよりも発光管側に突出するように配置されている。

図３に示すように、こうして、予め副封止管１２によって、前記電極芯線保持体６、封止用ガラス体７および後方集電板８が封止された電極構造体１３を、封止管３内に配置して、封止管３によって副封止管１２を封止することによって、封止部構造を構成している。
この実施例においても、封止時に、緩衝箔１１の突出する先端部１１ａによって、封止管３の溶融ガラス材料が電極芯線保持体６の前面６ａに沿って垂れ下がることを防止できることは図１の実施例と同様である。
また、電極芯線保持体６を金属製とすることで機械加工を可能として、電極４および電極芯線５との組立作業が効率的となり、更に、電極構造体１５構造を採用することで、放電ランプの自動組み立て作業が可能となり、コストダウンに資することが大である。

図４に電極構造体１３を利用する場合の他の実施例が示されている。
この実施例では、電極構造体１３の副封止管１２も、前記緩衝箔６とともに、その先端部１２ａが電極芯線保持体６の前面６ａよりも発光管２側に突出している。
こうすることで、封止管３による封止作業時に封止管３が溶融しても、副封止管１２と緩衝箔１１とが協同してその垂れ下りを防止できる。
勿論、電極構造体１３の組立作業において、副封止管１２による封止時にも緩衝箔６の突出先端６ａによって副封止管１２の垂れ下がりも防止できるものである。

以上説明したように、本発明では、発光管と、封止管と、前記発光管内に対向配置された一対の電極とを備えたショートアーク型放電ランプにおいて、封止管内の金属製の電極芯線保持体の外周に巻回された緩衝箔が前記電極芯線保持体の前端面よりも前記発光管側に突出しているので、封止管による封止時に、溶融した封止管ガラス材料が、この緩衝箔の突出先端部によってその垂れ下りを抑制され、電極芯線保持体の前面に融着することがない。そのため、その部位に熱応力が集中することがなく、封止管にクラックが発生することを防止できるものである。

１ ショートアーク型放電ランプ
２ 発光管
３ 封止管
４ 電極
５ 電極芯線
６ 電極芯線保持体
６ａ 前端面
７ 封止用ガラス体
８ 後方集電板
９ 外部リード
１０ 導電箔
１１ 緩衝箔
１１ａ （緩衝箔）先端部
１２ 副封止管
１２ａ （副封止管）先端部
１３ 電極構造体

Claims (4)

1. 発光管と、該発光管の両端に接続された封止管と、前記発光管内に対向配置された一対の電極と、該電極を支持する電極芯線を具備してなるショートアーク型放電ランプにおいて、
   前記封止管内には、
   前記発光管内に露出し、集電機能を備える金属製の電極芯線保持体と、
   前記電極芯線保持体の後方の封止用ガラス体と、
   前記封止用ガラス体の後端の後方集電板と、
   前記電極芯線保持体と前記後方集電板に接続された導電箔と、
   前記電極芯線保持体の外周に巻回された緩衝箔と、
   が配置され、
   前記緩衝箔が前記電極芯線保持体の前端面よりも前記発光管側に突出していることを特徴とするショートアーク型放電ランプ。
2. 前記電極芯線保持体と、前記封止用ガラス体と、前記後方集電板と、前記導電箔と、前記緩衝箔とが、ガラス製の副封止管の内部で封止されて電極構造体を構成し、
   前記電極構造体の前記副封止管が、前記封止管の内部に封止されていて、
   前記電極構造体における前記緩衝箔が、前記電極芯線保持体の前端面よりも前記発光管側に突出して形成されていることを特徴とする請求項１に記載のショートアーク型放電ランプ。
3. 前記電極構造体の前記副封止管が、前記緩衝箔とともに前記電極芯線保持体の前端面よりも前記発光管側に突出して形成されていることを特徴とする請求項２に記載のショートアーク型放電ランプ。
4. 前記緩衝箔は、エンボス加工されて凹凸形状を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のショートアーク型放電ランプ。
   
   
   

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